EGR對(duì)生物柴油燃燒及碳煙顆粒形成的影響研究.pdf

1、大氣污染危害人類健康，柴油機(jī)排出NOx和顆粒物（PM）是大氣污染的主要原因之一。生物柴油含氧、不含硫，可以有效降低柴油機(jī) PM的排放，但可能增加NOx的排放。廢氣再循環(huán)（Exhaust gas recirculation, EGR）是一種降低NOx的有效技術(shù)手段，在輕型車上得到了廣泛應(yīng)用。但應(yīng)用EGR技術(shù)，對(duì)柴油機(jī)的PM排放也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。論文針對(duì)燃燒生物柴油、應(yīng)用 EGR技術(shù)后，顆粒前驅(qū)體的形成機(jī)理、缸內(nèi)燃燒過程、顆粒的粒徑、形貌

2、、石墨結(jié)構(gòu)和氧化特性進(jìn)行研究，探討了EGR對(duì)生物柴油顆粒前驅(qū)體形成路徑、顆粒前驅(qū)體生成量、缸內(nèi)燃燒過程、顆粒粒徑、形貌、石墨結(jié)構(gòu)和氧化特性的影響。主要研究工作和結(jié)論如下：
　　采用數(shù)值模擬的方法，開展了生物柴油顆粒前驅(qū)體形成路徑和生成量的研究。應(yīng)用 CHEMKIN軟件，構(gòu)建并驗(yàn)證了包含多環(huán)芳香烴形成的生物柴油機(jī)理文件。采用閉式均相模型，研究了EGR對(duì)生物柴油顆粒前驅(qū)體生成路徑的影響，分析了不同EGR率時(shí)生物柴油燃燒中苯、萘、菲、芘

3、、C2H2和 C3H3生成量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，苯主要是通過基元反應(yīng)C3H3+C3H3=C6H6生成。隨著EGR率的增加，生成和消耗苯、萘、菲和芘的基元反應(yīng)最大反應(yīng)速率均增加，最大反應(yīng)速率對(duì)應(yīng)時(shí)刻后移，苯、萘、菲和芘的最大生成量逐漸增加，最大生成量對(duì)應(yīng)時(shí)刻后移； C3H3的最大生成量分別增加了6.1％和15.5%。
　　采用臺(tái)架試驗(yàn)方法，在186F柴油機(jī)上，分別以生物柴油和柴油為燃料，應(yīng)用缸壓傳感器和燃燒分析儀，測量了25%

4、負(fù)荷和75%負(fù)荷下不同EGR率時(shí)的示功圖，分析了EGR對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)壓力、滯燃期和放熱率的影響；測量了25%負(fù)荷和75%負(fù)荷下不同EGR率時(shí)的CO、HC、NOx和煙度，分析了EGR對(duì)柴油機(jī)排放規(guī)律的影響。研究結(jié)果表明，低負(fù)荷時(shí)，生物柴油最大爆發(fā)壓力略高于柴油，高負(fù)荷時(shí)，生物柴油最大爆發(fā)壓力與柴油相差不大。隨著EGR率的增加，生物柴油和柴油的最大爆發(fā)壓力均降低，最大爆發(fā)壓力對(duì)應(yīng)時(shí)刻后移；生物柴油和柴油的滯燃期逐漸增加；低負(fù)荷時(shí)，生物柴油和柴

5、油的放熱率峰值逐漸降低，生物柴油放熱率峰值分別降低約3.5%和8.1%，高負(fù)荷時(shí)，生物柴油和柴油的放熱率峰值先升高后降低，峰值對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角逐漸后移。
　　采用顆粒分級(jí)采樣裝置，測量了不同EGR率時(shí)生物柴油和柴油顆粒的粒徑分布，分析了顆粒粒徑大小和模態(tài)分布。采用高分辨率透射電鏡，拍攝了不同EGR率時(shí)顆粒的微觀圖片，分析了顆粒形貌。采用激光拉曼光譜儀，測量了不同EGR率時(shí)生物柴油和柴油顆粒的拉曼光譜，采用五帶擬合法，對(duì)顆粒的拉曼光譜進(jìn)

6、行擬合，分析了顆粒的石墨結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用熱重分析儀，測量了不同EGR率時(shí)生物柴油和柴油顆粒的熱重曲線，分析了EGR對(duì)顆粒組分、起燃溫度、失重速率峰值溫度、燃盡溫度和表面活化能的影響。結(jié)果表明，隨著EGR率的增加，生物柴油和柴油顆粒粒徑向大粒徑方向偏移，積聚模態(tài)比例降低，粗粒子模態(tài)比例增加，顆粒團(tuán)聚程度增加，顆?；瘜W(xué)異相性增加，石墨化程度降低，顆粒SOF組分增加，起燃溫度、失重速率峰值溫度和燃盡溫度逐漸降低，氧化所需的表面活化能逐漸降低，顆